Como proveedor líder de cloruro de polialuminio para minas de carbón, a menudo me preguntan cómo funciona el cloruro de polialuminio (PAC) en el tratamiento de aguas residuales de las minas de carbón. En esta publicación de blog, profundizaré en la ciencia detrás de la efectividad del PAC, compartiré algunos ejemplos del mundo real y explicaré por qué es la mejor opción para los operadores de minas de carbón.
La composición y propiedades del cloruro de polialuminio.
El cloruro de polialuminio es un coagulante polimérico inorgánico. Su fórmula química se puede expresar generalmente como [Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ, donde n varía de 1 a 5 y m ≤ 10. Este compuesto existe en una estructura polimérica compleja, lo que le confiere propiedades químicas y físicas únicas.
Una de las características clave del PAC es su alta densidad de carga. Las cargas positivas de las moléculas de PAC desempeñan un papel crucial en el proceso de tratamiento de aguas residuales. En las aguas residuales de las minas de carbón hay numerosas partículas suspendidas cargadas negativamente, como polvo de carbón, arcilla y otros minerales de grano fino. La alta carga positiva del PAC puede neutralizar estas cargas negativas en las partículas suspendidas.
Mecanismos de coagulación y floculación.
Coagulación
El primer paso en el tratamiento de aguas residuales de minas de carbón utilizando PAC es la coagulación. Cuando se agrega PAC a las aguas residuales, se disocia rápidamente en el agua, liberando iones de aluminio y especies poliméricas con carga positiva. Estas especies cargadas positivamente interactúan con las partículas suspendidas cargadas negativamente en las aguas residuales.
La atracción electrostática entre las cargas positivas del PAC y las cargas negativas de las partículas suspendidas reduce las fuerzas de repulsión entre las partículas. Como resultado, las partículas comienzan a acercarse unas a otras. Esta neutralización de cargas superficiales es fundamental porque en ausencia de ella, las partículas en suspensión permanecerían estables en el agua debido a la repulsión electrostática y no se agregarían.
floculación
Después de la coagulación, la siguiente etapa es la floculación. Una vez que se neutralizan las cargas superficiales de las partículas suspendidas, las pequeñas partículas coaguladas comienzan a chocar y combinarse entre sí para formar flóculos más grandes. El PAC actúa como agente puente durante este proceso. La estructura polimérica de cadena larga del PAC puede conectar múltiples partículas pequeñas, formando flóculos más grandes y más sedimentables.
Estos flóculos son mucho más grandes y pesados que las partículas suspendidas originales. Como resultado, pueden salir más fácilmente del agua bajo la influencia de la gravedad. En un tanque de sedimentación, los flóculos se hundirán hasta el fondo, dejando agua relativamente clara en la parte superior.
Eliminación de contaminantes
Sólidos suspendidos
El objetivo principal del uso de PAC en el tratamiento de aguas residuales de minas de carbón es eliminar los sólidos suspendidos. Las aguas residuales de las minas de carbón suelen contener una alta concentración de finos de carbón, fragmentos de roca y otros materiales sólidos. Mediante el proceso de coagulación y floculación descrito anteriormente, el PAC puede eliminar eficazmente estos sólidos suspendidos. La eficiencia de eliminación de sólidos en suspensión puede ser bastante alta, llegando a menudo a más del 90%. Esto es crucial para que las aguas residuales sean aptas para su reutilización o para cumplir con los estándares de descarga.
Metales pesados
Además de sólidos en suspensión, las aguas residuales de las minas de carbón también pueden contener metales pesados como plomo, mercurio y cadmio. El PAC también puede desempeñar un papel en la eliminación de estos metales pesados. El PAC cargado positivamente puede reaccionar con los iones o complejos de metales pesados cargados negativamente en las aguas residuales.
Algunos metales pesados pueden formar precipitados insolubles con las especies de hidróxido de aluminio generadas por la hidrólisis del PAC. Estos precipitados luego se incorporarán a los flóculos durante el proceso de floculación y podrán eliminarse mediante sedimentación.
Materia Orgánica
Aunque las aguas residuales de las minas de carbón no suelen ser tan ricas en materia orgánica como otros tipos de aguas residuales industriales, todavía puede haber algunos contaminantes orgánicos presentes. El PAC puede ayudar en la eliminación de materia orgánica hasta cierto punto. Los flóculos formados por el PAC pueden adsorber algunas de las moléculas orgánicas y, durante el proceso de sedimentación, estos flóculos cargados de materia orgánica se eliminan del agua.
Aplicaciones y beneficios del mundo real
En muchas minas de carbón de todo el mundo, el PAC se ha utilizado ampliamente en sistemas de tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo, en algunas minas de carbón a gran escala en Australia, se ha demostrado que el PAC es muy eficaz en el tratamiento de grandes volúmenes de aguas residuales generadas durante las operaciones de extracción y procesamiento del carbón.
El uso de PAC ofrece varios beneficios para los operadores de minas de carbón. En primer lugar, es rentable. En comparación con otros coagulantes, el PAC tiene un costo relativamente bajo por unidad de tratamiento. Puede lograr una alta eficiencia del tratamiento con una dosis relativamente pequeña, lo que reduce el costo general del tratamiento.
En segundo lugar, PAC es fácil de usar. Se puede agregar directamente al sistema de tratamiento de aguas residuales y el equipo necesario para agregarlo es relativamente simple. Esto hace que sea conveniente para los operadores de minas de carbón integrar el PAC en sus procesos de tratamiento de aguas residuales existentes.
En tercer lugar, el PAC puede mejorar la calidad del agua tratada. Al eliminar eficazmente los sólidos suspendidos, los metales pesados y parte de la materia orgánica, el agua tratada se puede reutilizar en el proceso de extracción del carbón, como por ejemplo para la supresión de polvo o el lavado del carbón. Esto no sólo reduce la demanda de agua dulce sino que también ayuda a reducir el impacto ambiental de las operaciones mineras de carbón.
Nuestras ofertas de productos
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Referencias
- Letterman, RD (2019). Calidad y tratamiento del agua: manual de suministro de agua comunitario. McGraw - Educación de Hill.
- Gregory, J. y Baranyai, A. (2006). Coagulación y Floculación en el Tratamiento de Aguas y Aguas Residuales. Publicaciones IWA.
- USEPA. (2017). Tecnologías de tratamiento de aguas residuales de la minería del carbón. Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.
